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豆粕与发酵豆粕中主要营养成分、抗营养因子及体外消化率的比较分析

2021-07-28 09:35:07      点击:

摘要:为探究豆粕和发酵豆粕的品质差异性,本研究采集了来自全国不同企业生产的具有代表性的10种豆粕与发酵豆粕样品,测定粗蛋白质、氨基酸、酸溶蛋白、蛋白质溶解度等主要营养成分,大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子、水苏糖、棉籽糖等抗营养因子含量,通过聚类分析选择了4种发酵豆粕,对其干物质、能量、蛋白质、氨基酸体外消化率进行了测定。分析发现:与豆粕样品比较,发酵豆粕中粗蛋白质和酸溶蛋白的平均含量分别升高7%、2.69%,大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的平均含量降低67%、62%。结果表明,发酵豆粕的品质优于豆粕,由于本研究测定指标较多,能够从多维度评价豆粕和发酵豆粕的营养价值,较全面的反映发酵豆粕的品质,有助于促进发酵豆粕的质量控制与利用。

近年来,我国养殖业发展迅速,对饲料原料,尤其是蛋白质饲料原料的需求量日益增加。豆粕蛋白质含量高,氨基酸较为平衡,动物消化吸收好,被认为是猪饲料中最重要的植物蛋白来源,但豆粕中存在的多种抗营养因子如胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、寡糖等,会对动物的肠道健康产生不良影响,降低动物对营养物质的消化吸收和利用效率。通过技术手段降低豆粕中的抗营养因子含量是提高豆粕应用价值的重要手段。然而由于发酵菌种、发酵工艺及豆粕本身特性的差异,目前市场上发酵豆粕产品质量良莠不齐。因此研究评价来自不同企业的豆粕与发酵豆粕的品质特点,对提高蛋白质饲料利用效率具有重要意义。目前研究发现微生物发酵技术生产的高质量发酵豆粕中,大分子蛋白质被分解为小肽分子,小肽具有吸收耗能低,吸收速率快,不易饱和等特点,使发酵豆粕的营养价值进一步提高。同时,微生物发酵还能提高大豆产品的适口性和营养物质的消化率,改善肠道微生态平衡。另外,发酵豆粕的抗营养因子含量与豆粕相比有不同程度的减少。本研究采集不同企业具有代表性的10种豆粕与发酵豆粕样品,通过比较豆粕与发酵豆粕营养成分及抗营养因子含量,对其进行质量分析,为豆粕在饲料中的合理使用提供依据。

1.材料与方法

1.1 样品来源

分别从山东、浙江、上海、河南、辽宁、湖北、广东等省份10个不同的企业采集具有代表性的10种发酵豆粕及其未发酵豆粕原样,样品量约2kg,四分法取样,粉碎过60目筛,用于分析。

1.2 样品测定方法

豆粕与发酵豆粕样品的水分参照《GB/T 6435-2014 饲料中水分的测定》,采用直接干燥法,通过试样干燥损失的质量计算水分的含量;粗蛋白质参照《GB/T 6432-1994 饲料中粗蛋白测定方法》,采用凯氏法测定试样中的含氮量,将结果乘以换算系数6.25,计算出粗蛋白质含量;氨基酸参照《GB/T 18246-2000 饲料中氨基酸的测定》,采用酸水解法,使饲料蛋白在盐酸的作用下,水解成单一氨基酸,再经离子交换色谱法分离、测定。水解中,胱氨酸和蛋氨酸部分氧化,采用氧化水解法测定。酸溶蛋白含量参照《GB/T 22492-2008 大豆肽粉》,利用三氯乙酸溶液去除酸不溶蛋白质,然后测定酸溶蛋白含量,包括肽和氨基酸的含量。蛋白质溶解度参照《GB/T 19541-2017饲料原料豆粕》,采用氢氧化钾溶液测定,计算样品溶解于氢氧化钾中的蛋白质含量与样品中蛋白质含量的比值。

豆粕与发酵豆粕样品中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子的测定,采用ELISA法,分析方法和操作要求按照ELISA试剂盒说明进行;棉籽糖和水苏糖含量的测定采用高效液相法;脲酶含量参照《GB/T 8622-2006 饲料用大豆制品中脲酶活性的测定》,将样品与尿素缓冲溶液混合,催化尿素产生氨,用过量盐酸中和所产生的氨,再用氢氧化钠溶液回滴。

发酵豆粕中干物质、能量、粗蛋白质和氨基酸体外消化率的测定,利用二代仿生消化仪模拟饲料在猪体内的消化过程。

1.3 数据分析

数据统计采用Excel 2010软件,聚类分析采用SAS 9.4软件。

2.结果

2.1 营养成分比较

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由表1可知,与发酵前的豆粕样品相比,发酵豆粕中水分、蛋白质溶解度的平均含量分别降低13%、8%,粗蛋白质、酸溶蛋白的平均含量分别升高7%、2.69%。

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由表2可知,与发酵前的豆粕样品相比,发酵豆粕中必需氨基酸(苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸)的平均含量升高2.45%,非必需氨基酸的平均含量升高5.03%。

2.2 抗营养因子成分比较

表3中可以看出,与发酵前的豆粕样品相比,发酵豆粕中抗营养因子的含量降低。大豆球蛋白的平均含量降低67%,β-伴大豆球蛋白的平均含量降低62%,胰蛋白酶抑制因子的平均含量降低90%,水苏糖的平均含量降低86%,棉籽糖的平均含量降低82%,脲酶的平均含量降低67%。其中,1、2号发酵豆粕中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子含量低于其他样品,2、3、4号发酵豆粕中水苏糖、棉籽糖、脲酶含量低于其他样品。

2.3 聚类分析

综合考虑不同企业发酵豆粕样品中常规营养成分和抗营养因子的含量,以水分、粗蛋白质、蛋白质溶解度、酸溶蛋白和各种抗营养因子的含量为变量对10种发酵豆粕进行系统聚类分析,聚类分析树状图如图1所示。

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将10种发酵豆粕分为3类,其中第一类(1、2、3、4号)、第二类(5、6、8、9号)分别包含4种发酵豆粕样品,第三类(7、10号)包含2种发酵豆粕样品。根据上述检测结果,分别对每一类样品中的营养成分、抗营养因子含量进行分析,结果表明第一类(1、2、3、4号)样品的营养成分高,抗营养因子含量少。

2.4 发酵豆粕中干物质、能量、蛋白质和氨基酸的体外消化率分析

根据上述结果分析,选取了第一类(1、2、3、4号)发酵豆粕进行干物质、能量、蛋白质和氨基酸的体外消化率测定。结果如表4和表5所示,不同来源发酵豆粕样品中各种氨基酸体外消化率的平均值都高于70%,其中酪氨酸、蛋氨酸、精氨酸、谷氨酸的体外消化率高,半胱氨酸的体外消化率低。另外,1号发酵豆粕的粗蛋白质和氨基酸的体外消化率高于其他样品,推断出1号发酵豆粕的品质好。

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3.讨论

3.1 不同来源豆粕与发酵豆粕样品中营养成分的差异

《GB/T19541-2017 饲料原料豆粕》中规定豆粕的水分含量≤12.5%、粗蛋白质含量≥43%,《NY/T 2218-2012 饲料原料发酵豆粕》中规定发酵豆粕的水分含量≤12%、粗蛋白质含量≥45%,测定结果表明,本试验采集的10种豆粕与发酵豆粕样品均符合要求。酸溶蛋白含量反映了大分子蛋白被分解的情况,生产中多用该指标评价小肽的含量。酸溶蛋白含量高说明小肽、氨基酸含量及蛋白质的消化率高。有研究报道,不同企业发酵豆粕样品中酸溶蛋白的平均值是未发酵豆粕样品的3.68倍,与上述研究结果基本一致。发酵豆粕检测蛋白质溶解度的目的是确定热加工的程度,防止过度烘干,影响发酵豆粕的氨基酸消化率,其适宜范围为70%~85%,并随着加热时间的延长而明显稳定地下降。本试验结果表明,不同企业豆粕的蛋白质溶解度控制在合理的范围内。其中,3、4、6、9号,四种发酵豆粕样品的蛋白质溶解度<70%,说明加工过程中加热过度。

3.2 不同来源豆粕与发酵豆粕样品中抗营养因子含量的差异

大量研究结果表明,大豆以及大豆产品中的抗原是引起仔猪以及鼠产生过敏反应,造成胃肠道损伤、过敏性腹泻以及消化机能障碍等现象的主要原因。胰蛋白酶抑制因子的抗营养作用主要表现为抑制动物生长,降低胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶活性,影响营养物质的消化等。过量的水苏糖、棉籽糖等大豆寡糖,易引起动物腹鸣、腹胀、腹泻等。本研究对10种不同企业的豆粕与发酵豆粕样品中抗营养因子含量进行检测,其结果与其他研究豆粕和发酵豆粕中抗营养因子的正常值范围基本一致。本试验结果表明,发酵豆粕中的抗营养因子含量低于豆粕,表明发酵会降低豆粕中的抗营养因子含量并能够提高豆粕品质。

3.3 不同来源发酵豆粕体外消化率的差异

体外法是指在体外条件下,通过对畜禽消化道内环境的模拟,为酶制剂提供相应的畜禽消化道内环境条件和底物日粮,并通过饲料样品中相关指标的变化,对酶制剂作用效果进行科学合理的判断。与体内法相比,可以更简便、快速、准确地对饲料营养价值进行评定。本试验结果表明,1号发酵豆粕样品的粗蛋白质、氨基酸体外消化率高于其他发酵豆粕,表明1号发酵豆粕品质好,与上述营养成分和抗营养因子的检测结果基本符合。

4.结论

本试验结果表明,发酵豆粕中粗蛋白质、酸溶蛋白、氨基酸的平均含量高于豆粕,各种抗营养因子含量低于豆粕,因此,发酵豆粕的品质高于豆粕;另外,1号发酵豆粕的粗蛋白质和氨基酸的体外消化率均高于其他样品,推断出1号发酵豆粕的品质较好。

实战操作技术——棉菜籽饼脱毒变身优质饲料替代豆粕操作新技术

当前豆粕价格很高有些地方货源紧缺,而棉菜籽饼(棉籽粕、菜籽粕)价格相对便宜,棉菜籽饼是棉子、油菜籽榨油后剩下的饼状残渣,蛋白质含量较高,含有各种氨基酸成分。但由于棉菜籽饼中含有植酸、芥子碱等物质,这些物质含有一定的毒性,还会影响动物的消化吸收,不能大量使用,因此不建议直接饲喂给动物!

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现在通过微生物饲料发酵剂的除毒脱毒技术,可以成功将菜籽饼变为优质添加饲料,直接按照1公斤发酵的棉菜籽饼(发酵前的重量)代替约0.85公斤豆粕进行使用。饲料发酵剂中的有益微生物,在发酵过程中分泌的代谢产物,可将棉菜籽饼中的毒性物质等有效分解。

豆粕、菜粕、棉粕成分对比

1.豆粕是一种高蛋白原料,无需脱毒即可用作饲料。其中蛋白质含量为40%-48%,赖氨酸含量为2.5%-3.0%,色氨酸含量为0.6%-0.7%,蛋氨酸含量为0.5%-0.7%。2020年11月12日报价每吨在3500元左右。

2.菜粕的粗蛋白含量在34%-38%之间,特点是蛋氨酸含量高(仅次于芝麻饼、粕),赖氨酸含量亦高。而精氨酸含量低,是饼、粕饲料中含量最低的。菜籽粕的有效能值偏低(淀粉含量低、菜籽壳难以消化利用)。矿物质中,钙和磷的含量均高,硒和锰的含量亦高。特别是硒的含量是常用植物饲料中最高的。2020年11月12日报价每吨在2900元左右。

3.棉粕蛋白质含量一般为44.32%,仅次于豆粕的蛋白质含量48%,而高于菜籽粕的蛋白质含量36.04%。精氨酸含量高达3.6%-3.8%,而赖氨酸含量仅有1.3%-l.5%,只有豆粕的一半。2020年11月12日报价每吨在3000元左右。

是否需要脱毒处理

1.豆粕无需经过脱毒即可用作饲料。而且豆粕中富含蛋白质和多种氨基酸,在不需要额外加入动物性蛋白的情况下,仅豆粕中含有的蛋白质和氨基酸足以平衡家禽和猪的食谱,促进它们的营养吸收。只有当其他粕类单位蛋白成本远低于豆粕时,豆粕才有可能被替代。

2.菜粕菜籽中含有硫葡萄糖苷、芥酸、单宁、皂角苷等不良成分,其中主要是硫葡萄糖苷。硫葡萄糖苷本身无毒,但在一定温度和水分条件下,经过菜籽本身含有的芥子酶的酶解作用而产生异硫氰酸酯、唑烷硫酮和腈类等有害物质。这些物质可引起甲状腺肿大,从而造成动物生长速度下降,繁殖力减退。单宁则妨碍蛋白质的消化,降低适口性。而芥酸阻挠脂肪代谢,造成心脏脂肪蓄积及生长受到抑制。。使用前需进行一定的脱毒处理,并且使用时要加以限制,具体喂量应根据菜粕中有害成分含量而定。经过脱毒处理的菜籽粕喂量可以加大,而“双低”油菜籽生产的菜粕喂量要受限制。同时,应结合菜粕的氨基酸组成特点,适当搭配其它饼粕。

3.棉籽中含有对动物有害的棉酚及环丙烯脂肪酸,尤其是棉酚的危害很大。在制油过程中,由于蒸炒,压榨等热作用,大部分棉酚与蛋白质、氨基酸结合而变成结合棉酚,结合棉酚在动物消化道内不被动物吸收,故毒性很小。另一部分棉酚则以游离形式存在于饼、粕及油品中,这部分游离棉酚对动物毒性较大,尤其单胃动物过量摄取或摄取时间较长,可导致生长迟缓、繁殖性能及生产性能下降,甚至导致死亡。幼小动物对棉酚的耐受能力更低。由于棉籽饼、粕中游离棉酚对动物有害,因此,在使用棉饼、粕时,要根据饲喂对象及饼粕中游离棉酚的含量加以限量。反刍家畜在有优质粗料及多汁青料的情况下,棉籽饼、粕的用量不受限制,不会造成中毒。对单胃动物要限制喂量,最好使用经过脱毒处理的棉籽饼粕。同时,使用棉籽饼、粕配制饲粮要注意氨基酸平衡,尤其是棉籽饼、粕的赖氨酸含量低,且利用率差,应注意添加赖氨酸。

发酵操作技术

发酵棉菜籽饼其实也是一个脱毒技术,具体操作如下:

1.仔细检查棉菜籽饼,剔除棉菜籽饼中严重变质发霉的部分,轻度发霉的原料可以忽略,因为微生物发酵能够脱霉。

2.将棉菜籽饼粉碎并添加适量的玉米粉淀粉类的能量饲料等,调节饲料营养比例。

3.每吨棉菜籽饼加入2公斤食盐、玉米粉(其它淀粉、面粉次粉等也可以,或者粉碎的生红薯300公斤也可以)100公斤、“99多功能饲料发酵剂”1包(500g/包,市场售价约25元,以高浓度乳酸菌、酵母菌、复合酶制剂的专业发酵剂)。

4.在混合物料中添加适量水分,使混合物料含水量保持在55%左右,以“手抓一把并紧握,无水滴落,松手后轻触即散”为宜,一般上述配方中需要加入清水约500-600公斤。

5.发酵方式根据实际环境条件各异,在桶、缸、塑料袋等容器中发酵均可。

6.发酵时要尽可能排尽空气进行密封发酵。如果使用的发酵容器有密封不严实的隐患,要在一开始就在其外层包裹一层塑料袋并扎紧。发酵过程中不能启封。

7.发酵时间受环境温度影响,通常夏季发酵2-3天,冬季发酵5-7天即可完成。发酵完成后,有较为强烈的酸香味,ph值在3-4。

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规模运用混合发酵现场

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塑料缸、饲料袋(有内膜)均可做发酵饲料

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采用池子发酵

发酵完成的棉菜粕饲喂动物技术

需要注意的是,发酵后的饲料酸度较低,不可以取代禽畜全部日粮。其他类发酵饲料同理。饲喂时根据不同情况,将发酵饲料按照一定比例添加到日粮中,发酵完成的棉菜粕为湿料,具体使用量每大概1.5-2公斤发酵棉菜粕(湿料)代替动物日粮配方中1公斤豆粕的使用量进行代替使用,与其它饲料混合后直接饲喂,由于棉菜籽粕蛋白较高,最高使用量不要超过禽畜日粮饲喂量的40%(湿料重量)。如果发现发酵饲料过酸适口性变差,可在饲喂前在阳光下晒1-2小时,或添加适量的碳酸氢钠(小苏打)即可改善。

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发酵过程中与发酵后使用过程中,发酵的容器要一直保持密封状态,可以长时间保存(一年左右)。

当前养殖业成本高居不下,而饲料成本是其中最高的,利用廉价原料发酵饲料(包括一些轻度发霉的粕类低价收回)是极佳解决办法。通过微生物饲料发酵剂的发酵作用,可以将轻度霉变饲料变成优质饲料,将不易消化的物质分解为可被畜禽吸收的小分子糖类、氨基酸等。同时发酵饲料中富含有益微生物、酶制剂、酸化剂等,可调节畜禽肠胃微生态环境并进一步提高饲料利用率。发酵饲料气味清香,提高了饲料的适口性,加上发酵饲料中有大约4℃的酒度,能够促进动物新陈代谢促进健康抵御疾病,是当前养殖业发展中重要的一环。

本技术也可以同样发酵菜籽粕(饼)、棕榈粕等,方法同上。

【视频】部分发酵饲料养猪鸡鸭带给你无臭味健康无抗养殖效果

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